多頭小直徑深層攪拌樁墻在水庫防滲中的應(yīng)用

段 繼

（大同市文瀛湖水庫管理處，山西 大同 037000）

1 概況

文瀛湖水庫屬平原洼地旁引式水庫，始建于1957年，1960年竣工，修筑主壩長1 100 m，副壩長771 m，庫容983萬m3。水庫于1989年作為冊田水庫的調(diào)蓄水庫進行全面清淤改造，利用清淤土方修筑東、西壩，與原主、副壩連接，總壩長達6.25 km，庫容達到1 036萬m3。形成水面面積466.67 hm2，1996年晉升為山西省中型水庫。2004年，作為《21世紀初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》（大同市項目規(guī)劃）之一，對文瀛湖水庫進行了綜合治理，新建了北部圍堤3.1 km，至此，文瀛湖水庫形成了全封閉結(jié)構(gòu)，壩體總長9.35 km，壩頂全部硬化（混凝土路面）。

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展及城鎮(zhèn)人口的逐年增加，不斷加大了地下水的開采，二十多年來地下水位下降了7 m，使庫區(qū)蓄水通過堤身及庫底滲漏通道不斷補給地下，日滲漏損失為4.65萬m3。

文瀛湖水庫防滲改造工程實施后，可有效調(diào)蓄洪水、涵養(yǎng)水源；恢復(fù)供水功能；改善周邊環(huán)境，日滲漏損失為1.35萬m3。

2 工程地質(zhì)

《工程地質(zhì)勘察報告》中，最大揭露深度20 m內(nèi)按巖性劃分為八層。地層由上向下分為人工填土、第四系全新統(tǒng)沖洪積粉土、粗砂，第四系上更新統(tǒng)沖洪積礫砂、粉質(zhì)黏土。下面對一至四層巖性進行描述：

一層堤身土體由人工填筑而成，成分較復(fù)雜，主要為粉土、含砂及礫石、粉質(zhì)黏土組成，礫石粒徑最大4 cm，高度一般在3.5～4 m。由于含砂量大，滲透性強，使庫區(qū)蓄水由堤身土體水平滲出庫外。

二層粉土滲透系數(shù)8.7×10-5cm/s，屬弱透水層，庫區(qū)5-5′線以北最小厚度3 m，以南缺失，厚度為0.2～3.4 m。

三層粗砂滲透系數(shù)2.99×10-2cm/s,屬強透水層，粒徑最大3 cm，庫區(qū)線以北埋藏較深，以南一般3～4 m，庫區(qū)內(nèi)部分出露地表。

四層粉質(zhì)黏土滲透系數(shù)2.67×10-6cm/s，屬弱透水層，在庫區(qū)連續(xù)性較好。平均厚度為2.5 m。

綜上所述，堤基土體三層粗砂為強透水層，厚度較大，空間分布廣，且與庫外連通，垂直滲入的庫水以地下水方式水平流向庫外。水庫5-5′，以北圍堤地基二層和以南部圍堤地基四層連續(xù)性好、厚度滿足要求，四層距堤頂最大深度11.5 m，設(shè)計決定水庫5-5′，以北圍堤地基二層和以南部圍堤地基四作為相對隔水層，防滲墻體插入隔水層0.5 m相銜接，對第二、四層缺失部位輔以水平防滲。共計完成防滲墻體6萬m2，平均墻深 8 m。

3 多頭小直徑深層攪拌樁墻的應(yīng)用

3.1 多頭小直徑深層攪拌樁墻特點

該攪拌樁墻具有少量擠土的非置換樁，布樁可稀可密，鉆進深度可達27 m；成墻質(zhì)量可靠，壽命長，滲透少，能夠有效防止?jié)B漏；施工簡單、效率高；土體中礫石粒徑小于10 cm，不影響施工，適應(yīng)性強；就地取材，工程造價低；施工不用開槽，減少了開挖和回填工作，避免了由此引起的塌方、塌孔、回填不密實、搭接不好等問題。

3.2 方案選擇

從文瀛湖水庫圍堤地質(zhì)條件看，一至四層土體中所含礫石粒徑最大4 cm，堤頂距四層最大深度于11.5 m，均符合多頭小直徑深層攪拌樁機的要求。

多頭小直徑深層攪拌樁墻施工只需在堤頂開挖寬 0.5 m、深0.5 m的施工導(dǎo)向槽，對堤頂混凝土路面破壞性極小，對原堤體不造成破壞，省時省力，能夠減少工程投資，節(jié)約大量資金。

綜上所述，文瀛湖水庫圍堤截滲采用多頭小直徑深層攪拌樁墻截滲方案是非常合理的、科學的。

4 施工技術(shù)

4.1 鉆桿提升和下降速度

開始鉆進時，為確保不偏孔，不宜高速鉆進，鉆進速度不宜大于0.7 m/min。土層較硬或含礫石時，不宜高速鉆進，速度應(yīng)小于0.6 m/min。提升速度和輸漿量應(yīng)成正比關(guān)系。應(yīng)在現(xiàn)場根據(jù)水泥輸入量確定比例。

4.2 輸漿

保證輸漿連續(xù)均勻，根據(jù)實際情況調(diào)整輸漿量；輸漿應(yīng)準確計量，必須裝配流量儀等；輸漿壓力應(yīng)保持在0.3~1.0 MPa。

4.3 接樁精度

樁機由一序施工進入下序施工時，要保證移位準確，特別要注意矯正由雨后樁機振動導(dǎo)致樁機滑移帶來的樁位偏差，以減少累計誤差，確保成墻厚度，避免斷樁、開叉現(xiàn)象發(fā)生。

4.4 成墻厚度

嚴格按照設(shè)計要求確定各里程樁墻深，做好施工前測設(shè)工作；施工前校驗深度讀數(shù)盤裝置的誤差控制在5 cm以內(nèi)。

4.5 障礙物處理

地層中遇有孤石等造成鉆頭漂移，當埋深淺時，施工前應(yīng)開挖導(dǎo)向槽，清除障礙物；當障礙物埋深較大時（大于2 m），應(yīng)采取措施繞過成墻。

4.6 水灰比和水泥滲入量

水灰比和水泥滲入量是重要的施工參數(shù)，對成墻質(zhì)量影響很大，必須按照試驗結(jié)果和設(shè)計要求執(zhí)行。

5 施工質(zhì)量控制

施工質(zhì)量控制是工程建設(shè)的關(guān)鍵，必須建立有力、高效的施工質(zhì)量保證體系，對施工的各個環(huán)節(jié)層層把關(guān)，增強全員質(zhì)量意識，確保機械設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

施工前，首先對加固原材料按照設(shè)計要求及規(guī)范進行檢驗，不合格材料嚴禁使用。對施工機械進行檢查，配置先進的監(jiān)控設(shè)施，特別是主機，發(fā)現(xiàn)問題及早處理。施工放樣、樁機就位必須操作精確。

施工結(jié)束后，對深層攪拌樁按照規(guī)范要求進行抽檢，包括開挖檢查、取芯試驗、注水試驗和地質(zhì)雷達檢測。做好檢測記錄，以備工程驗收使用。

6 應(yīng)用效果

文瀛湖水庫防滲工程采用了大開挖外觀檢查，室內(nèi)強度、滲透試驗、現(xiàn)場注水試驗等。檢驗結(jié)果表明，成墻表觀質(zhì)量、試塊強度、滲透系數(shù)均符合設(shè)計指標。

2010年7月15日工程完工引洪蓄水，于7月22日測定穩(wěn)定庫水位1 049.35 m，相應(yīng)庫容653.6萬m3。8月1日測定庫水位1 049.28 m，相應(yīng)庫容625萬m3，8月 11日測定庫水位 1 049.19 m，相應(yīng)庫容596.7萬m3，8月21日測定庫水位1 049.0 6m，相應(yīng)庫容569.7萬m3，經(jīng)計算得，日滲漏量為1.29萬m3，小于設(shè)計值1.35萬m3，表明工程效果很好，滿足設(shè)計要求。